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實驗三:功率衰減器學(xué)院:____信息學(xué)院____實驗日期:2023年11月5日班級〔專業(yè)〕:____通信國防___________學(xué)號:_______2023106006______姓名:___胡志偉__實驗?zāi)康模?.了解方向耦合器的原理及根本設(shè)計方法。2.利用實驗?zāi)=M實際測量以了解方向耦合器的特性。3.學(xué)會使用微波軟件對方向耦合器進行設(shè)計和仿真,并分析結(jié)果。實驗設(shè)備:項次設(shè)備名稱數(shù)量備注1MOTECHRF2000測量儀1套亦可用網(wǎng)絡(luò)分析儀2方向耦合器模組2組RF2KM5-1A、RF2KM5-2A350ΩBNC接頭2個THRU4[50Ω]負載端子2個LOAD-1、LOAD-2550ΩBNC連接線2條CA-1、CA-261MΩBNC連接線2條CA-3、CA-47MICROWAVE軟件1套微波軟件理論分析:〔一〕方向耦合器的原理:方向耦合器是個四端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)〔4-portnetwork〕,如圖5-1所示。DirectionalCouplerPort-1P1Port-2P2Port-2P3Port-4P4圖5-1方向耦合器方框圖圖5-1方向耦合器方框圖其信號輸入端〔Port-1,InputPort〕的功率為P1,信號傳輸端〔Port-2,TransmissionPort〕的功率為P2,信號耦合端〔Port-3,CouplingPort〕的功率為P3,而信號隔離端〔Port-4,IsolationPort〕的功率為P4。假設(shè)P1、P2、P3、P4皆用毫瓦〔mW〕來表示,定向耦合器的四大參數(shù),那么可定義為:傳輸系數(shù):耦合系數(shù):隔離度:方向性:常見的定向耦合器可分成支路型和平行線型兩種。其設(shè)計方法如下:1、支路型〔Branch-lineCoupler〕其電路根據(jù)組成元件可再分為低通L-G式、高通L-G式和傳輸線式,如圖5-2(a)(b)(c)所示。Port-1Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZo(a)low-passtypeP4Port-4Port-1Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo(b)high-passtypeP4Port-4圖5-2(a)低通L-C式支線型耦合器;(b)高通L-C式支線型耦合器圖5-2(d)平行線型耦合器λ/4ZoeZooPort-1圖5-2(d)平行線型耦合器λ/4ZoeZooPort-1P1Port-2P2P3Port-3P4Port-4ZoZoZoZoPort-2P2ZoZoPort-1P1ZoP3Port-3圖5-2(c)傳輸線式支線型耦合器λ/4ZosZoP4Port-4ZopZoP3Port-3圖5-2(c)傳輸線式支線型耦合器λ/4ZosZoP4Port-4Zopλ/4ZopZos其設(shè)計步驟如下:步驟一:決定耦合器的規(guī)格。包括耦合系數(shù)C(dB)、端口的等效阻抗Zo〔ohm〕、電路使用的中心頻率,fc〔Hz〕。步驟二:利用以下公式計算出K、Z0S及Z0P:步驟三:利用以下公式計算出所需的值:低通L-C式高通L-G式傳輸線式假設(shè)選用微帶線來設(shè)計,那么依據(jù)使用基板參數(shù)〔Er、h等〕利用軟件計算出Zos及Zop的微帶線寬度〔W1、W2〕和四分之一波長的長度〔P1、P2〕。步驟四:利用模擬軟件檢驗,再經(jīng)過微調(diào)以滿足設(shè)計要求。實驗步驟利用實驗?zāi)=M實際測量〔1〕將信號從信號輸入端P1輸入,在其它三個端口接電阻,進行測量;〔2〕將信號從信號輸入端P1輸入,在其它三端分別進行接線的測量〔每次一個端口接線,其它三個端口都接電阻〕。軟件仿真設(shè)計一個工作頻率為400MHz的10dB的高通L-C支路型耦合器?!瞆o=50ohm〕解:C=-10dB,fc=400MHz實驗記錄1、支路型方向耦合器:實際模組測量信號從P1端輸入:〔1〕其它三端接50歐電阻:信號在P1端衰減約10dB,圖中S21為35dB,信號通過模組后幾乎全部被電阻吸收?!?〕P2端接線,P3和P4端接50歐電阻:信號在P1端衰減約10dB,P2端為信號傳輸端,從P1到P2信號根本不衰減。〔3〕P3端接線,P2和P4端接50歐電阻:信號在P1端衰減約10dB,P3端為信號耦合端,信號從P3端輸出衰減約10dB?!?〕P4端接線,P2和P3端接50歐電阻:信號在P1端衰減約10dB,P4為信號隔離端,信號從P4端輸出衰減約10dB。軟件仿真:由圖可以看出:S11約為10dB,S12約為0〔即信號從P1傳到P2根本不衰減〕,S13與S4也與實際實驗結(jié)果在誤差范圍內(nèi)相等。平行線型方向耦合器信號從P1端輸入其它三端接
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